Бассейны горючих сланцев россии

Горючие сланцы

Горючие сланцы представляют собой полезные ископаемые, основным компонентом состава которых выступает аквагенное органическое вещество. Таким образом, по форме своего образования данный вид полезных ископаемых имеет много общего с нефтью. Горючие сланцы являются отличным материалом для получения сланцевого газа и сланцевой нефти. На протяжении многих лет ученые-геологи исследуют сланцевые месторождения, в результате чего пришли к выводу, что запасы горючих сланцев в разы превышают запасы традиционной нефти.

Данные полезные ископаемые относятся к осадочным горным породам, приоритетным компонентом которых выступает органическое вещество, именуемое керогеном, стандартным содержанием которого в сланцах считается 10-30%. Но иногда его наличие в породах составляет половину и более (до 70%) всего компонентного состава, что является свидетельством высокого качества этих ископаемых. Сам термин был введен в научный обиход профессором Крум-Броуном в начале ХХ в.. Именно кероген является основным материалом для получения сланцевой нефти или, так называемой, сланцевой смолы.

Кроме этого, в формировании горючих сланцев также принимают участие и минералы: кальцит, доломит, гидрослюда, кварц, пирит, монтмориллонит, каолинит, полевые шпаты и другие.

Основным материалом, из которого происходит формирование залежей горючих сланцев, выступают простейшие водоросли, которым удалось сохранить свое строение на клеточном уровне (талломоальгинит) или же наоборот – не удалось (коллоальгинит). Примесью в органической части ископаемых являются измененные остатки таких высших растений, как витринит, фюзенит, липоидинит. Стоит отметить, что горючие сланцы обладают высокой действительной плотностью, которая превышает 2000 кг/м3. Данное свойство является отличительной характеристикой ископаемых, и напрямую зависит от процентного содержания минеральных примесей: чем их больше, тем выше плотность.

Месторождения горючих сланцев

Формирование полезных ископаемых протекает в водоемах и заболоченных местах, в связи с чем, существующие на сегодня их залежи разбросаны по всей территории нашей планеты. Современным ученым сегодня известно в районе 550 месторождений ископаемых. Порядка 50% из них сосредоточены в США, примерно 21% залежей владеет Бразилия. Россия, в свою очередь, находится на третьей ступени по разработке сланцевых месторождений, добывая, при этом, 11% ископаемых от общего мирового объема.

К сожалению, абсолютно каждое месторождение горючих сланцев разработать сегодня не представляется возможным. На это есть свои определенные причины. Главными из них выступают нецелесообразность проведения работ в экономическом плане, а также экологическая ситуация, которая присутствует на самих месторождениях.

По данным на 2004 год на территории российского государства разведано четыре бассейна: Волжский, Прибалтийский, Печоро-Тиманский, Вычегодский. Однако, российским месторождением, содержащим в себе наибольшее количество залежей горючих сланцев, считается Баженовское, расположенное в Западной Сибири.

Таблица 1. Химические элементы в горючих сланцах, мг/кг

Месторождение	Р	V	Cr	Co	Ni	Cu	Zr	Mo
Ленинградское	—	300	10	—	30	10	1000	—
Новодмитриевское	—	100	100	100	30	300	100	—
Болтышское	—	300	300	30	300	—	300	—
Кашпирское	3 000	100	30	100	300	23 (с)	300	300
Воронье-Волосковское	10 000	300	100	—	—	—	—	300
Колорадо (США)	—	80	200	—	70	—	30	—

Добыча горючих сланцев

Для того, чтобы начать разрабатывать месторождение, необходимо провести комплекс исследовательских работ, которые позволят изучить условия залегания ископаемых, глубину, структуру почвы, и дать абсолютно полную характеристику объекта. Все эти мероприятия необходимы для того, чтобы выбрать единственно правильный способ, который позволит безопасно извлечь горючие сланцы из земных недр на дневную поверхность. Таким образом, специалисты пользуются всего двумя способами извлечения ископаемых карьерным (открытым) и подземным (шахтным). На то, какой из способов будет применен, влияют такие факторы, как условия сланцевого залегания, а также гидрогеологическая и экологическая ситуация.

Первый метод добычи уместно использовать в местах относительно неглубокого нахождения залежей. Данный способ имеет множество преимуществ, заключающихся в экономической выгодности и минимальной вредности для окружающей среды.

Второй метод отличается от первого своей дороговизной, поскольку требует использования специального технического оборудования, а также знающих свое дело специалистов. Кроме этого, шахтный способ очень разрушительный, в связи с чем его запрещено использовать там, где имеет близкое расположение водоемов или городских агломераций.

Полученные горючие сланцы отправляют на переработку, которая осуществляется полукоксованием при достаточно высоком температурном режиме, в результате чего и получается сланцевая нефть.

Источник

Горючие сланцы: свойства, способы добычи и переработки

Горючие сланцы – это природные минерально-органические вещества, содержащие биологическое топливо, по составу напоминающее нефть. Полезные ископаемые, ставшие в последнее время важным сырьевым ресурсом для производства сланцевой нефти.

Способы добычи

Существуют два способы добычи сланцевой или керогеновой нефти из горючих сланцев, связанные с использованием наземной и подземной перегонки. Керогены – это органические материалы, содержащие нетрадиционную нефть. Тот и другой имеют свои достоинства и недостатки, а поэтому требуют дальнейшего усовершенствования, чем собственно говоря, и занимаются сегодня разработчики месторождений.

Для справки: Есть и третий способ добычи сланцевой нефти (традиционной лёгкой некерогеновой нефти), но уже не из непосредственно самих сланцев, а из коллекторов низкой проницаемости, присутствующих в месторождениях горючих сланцев.

Карьерный

Традиционный, шахтный способ разработки сланцевых месторождений известен достаточно давно и не составляет больших проблем. Однако, его применение уместно только в тех случаях, когда залежи располагаются вблизи поверхности земли.

В данном случае происходит прокладка штреков с организацией больших пролётов без крепления в высокопрочных породах. Также применяется разработка залежей камерно-столбовым или коридорно-столбовым способами. Необходимость диктуется соображениями безопасности. Для загрузки и перемещения породы используются экскаваторы, рудовозы и иное оборудование открытых карьеров.

Недостатками данного способа являются значительное воздействие на рельеф окружающей территории и выделение огромного количества углекислого газа при дальнейшей перегонке сырья методом пиролиза. Хотя сейчас и существуют и новые методы, позволяющие улавливать CO₂в значительных количествах, но в целом проблема остаётся пока нерешённой.

Подземный

Второй способ значительно дороже и сложнее, так как предполагает бурение многочисленных скважин, гидравлические разрывы пластов, температурное и химическое воздействие. Кроме того, требуется привлечение огромного количества специалистов и оборудования, а также проведение множества исследований.

И при этом он не гарантирует длительную высокопродуктивную работу скважины. Как правило, после года работы происходит значительное снижение нефтедобычи. Приходится или повторять всю процедуру сначала, или прекращать эксплуатацию.

Естественно, что столь губительное воздействие на природу, вызывает противодействие со стороны природоохранных организаций и приводит к законодательному запрету на подобные методы добычи сланцевой нефти. Однако, несмотря на все возникающие трудности, данный метод постоянно совершенствуется и достаточно широко применяется на территории США.

Процессы переработки

Добыча газа из сланцев

Извлечение газа из горючих сланцев методом наклонно-горизонтального бурения, рентабельно лишь в том случае, если имеются большие площади залегания этого полезного ископаемого. Преимущество данного метода заключается в проведении глубинных гидравлических разрывов, создании трещин и дальнейшей откачкой газа, что наиболее удобно при расположении месторождений вблизи густонаселённых пунктов, не имеющих иных энергетических ресурсов.

Тем не менее, большой комплекс экологических проблем и высокая стоимость данного метода создают значительные трудности на пути его реализации. В настоящее время сланцевый газ не представляет достойной альтернативы традиционному голубому топливу – природному газу.

Добыча нефти из сланцев

Очень дорогой способ добычи нефти непосредственно из керогена горючих сланцев, залегающих на достаточно большой глубине. Мало того, при этом применяются четыре достаточно дорогих и сложных метода, оказывающих сильнейшее воздействие на окружающую среду:

• Пиролиз, то есть нагрев пласта до 9000 0 C.
• Гидрирование – насыщение водородом при температуре в 4000 0 C, под воздействием катализатора.
• Термическое воздействие, приводящее к образованию смолы.
• Фрекинг – закачивание специальных химикатов. Метод настолько вреден, то подвергнут запрету в целом ряде стран мира.

Применение в народном хозяйстве

Использование горючих сланцев в качестве топлива малоэффективно: тепла выделяется немного, зато копоти – чрезмерное количество. Гораздо резоннее получать из них топливо в виде масел и смолы.

Страны Прибалтики активно используют сланцевое топливо для производства электроэнергии на своих электростанциях, а США и Канада широко освоили выпуск сланцевого газа и нефти.

Кроме того из этого класса минералов получают бензин, бытовой газ, целый ряд веществ химической промышленности. Ароматические углеводороды, бензол, кокс, клей, пластмассы, синтетический дубитель, гербициды, битумы и даже лекарства содержат в своей основе вещества, полученные из горючих сланцев. Сланцевая смола отлично защищает от коррозии, имеет хорошие изолирующие свойства, обеспечивает надёжное соединение материалов, а также применяется в качестве химического удобрения почвы.

Месторождения в России и мире

Пространства нашего государства в достаточной степени обеспечены сланцевыми месторождениями. Крупнейшим из них является знаменитая Баженовская свита – группа горных пород. Также имеются залежи в Ленинградской области, Среднем Поволжье, в ряде районов Сибири и на Дальнем Востоке. На севере европейской части страны выделяются Вычегодское и Печоро-Тиманское сланцевые месторождения.

Из зарубежных стран, обладающих значительными запасами этого природного ископаемого можно выделить:

• США, Канаду, Мексику;
• Аргентину, Бразилию, Венесуэлу;
• Италию;
• Конго, Ливию;
• Бирму, Китай и Индонезию.

Мировые запасы

Хотя, по оценкам специалистов мировые запасы этого вида топлива оцениваются в 650 трлн. тонн, из которых предполагается извлечь 26 трлн. тонн сланцевой нефти, что на порядок превосходит запасы обычной нефти, добыча столь дорого вида энергетического сырья малорентабельна.

70% процентов этого богатства сосредоточено в Вайоминге, Колорадо и Юте – штатах США.

Лидерами по запасам сланцевой нефти являются:

• Россия – 10,23 млрд. тонн.
• США – 7,911 млрд. тонн.
• Китай – 4,365 млрд. тонн.

По запасам сланцевого газа места распределены следующим образом:

• Китай – 31,55 трлн. м 3 .
• Аргентина – 22,7 трлн. м 3 .
• Алжир – 20,0 трлн. м 3 .

Страны, добывающие горючие сланцы

Разработка сланцевых месторождений в настоящее ведётся в США, Канаде, Бразилии; Эстонии, России, Германии; Китае и Израиле.

Коммерческая добыча сланцевого газа широко распространена на территории: США (Луизиана, Пенсильвания, Техас), Канады (Альберт, Саскачеван), Китай (река Сычуань).

Безусловным мировым лидером по производству сланцевой нефти являются США. Некоторые перспективы в этом направлении имеют Канада, Аргентина, Бразилия и Китай. Однако, целый ряд проблем экологического, экономического и политического плана сильно ограничивают возможности стран-производителей в развитии этого направления добычи топливных ресурсов.

Можно с полной уверенностью утверждать, что сланцевая революция совершилась пока только на территории Соединённых Штатов Америки, позволив им на некоторое время занять лидирующее положение в мире по нефтедобыче и выпуску газа. Но, с учётом очень высоких цен на этот вид углеводородов, такое положение дел остаётся крайне нестабильным и с финансовой точки зрения.

Развитие сланцевой отрасли в России

Перспективы развития сланцевой отрасли в нашей стране являются достаточно благоприятными. Этому способствует огромный исторический опыт, плюс гигантские запасы российских сланцев, оцениваемые в 75 миллиардов баррелей.

С учётом того, что залежи традиционной нефти и газа постепенно истощаются, а других альтернативных источников топливных и химических углеводородов пока не найдено, в долгосрочной перспективе сланцевые залежи страны представляют значительный интерес.

Россия обладает гигантскими запасами природного газа – более 50 трлн. м 3 , что делает пока что крайне нецелесообразной добычу сланцевого газа, обладающего достаточно высокой себестоимостью (125 долларов за тысячу м 3 ). Другое дело сланцевая нефть. Особенно высоко насыщенные месторождения в Западной Сибири, залегающие на гигантских площадях (более 1 млн. км 2 ), но при этом находящиеся на значительных глубинах и обладающие весьма низкой проницаемостью.

Понятно, что разработка столь сложных месторождений потребует разработки новых ультрасовременных технологий, а также – значительных инвестиций и принятия мер по экологическому сопровождению проведения работ. Тем не менее, совместными усилиями SalymPetroleumDevelopment, Shell, «Газпром нефть» разработана дорожная карта освоения Баженовской свиты, определяющая сроки осуществления проекта.

Также, значительный интерес представляют редкостные мергелиевые сланцы, обнаруженные на территории Саратовской области. Нефтяные запасы в них оценены в 40 млрд. тонн. Методика извлечения нефти, газа и кокса разработана. Возможно, в ближайшем будущем этот регион сможет обеспечить атомную промышленность России сланцевым коксом и редкоземельным рением, пока что закупаемым в США, Чили и Казахстане. Что немаловажно в плане развития сланцевой отрасли России.

Источник